鋁-鹵素燃料電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的鋁-鹵素燃料電池具有正極（2）、負(fù)極（3）以及含有由式（1）等表示的離子液體的電解質(zhì)（4）。式（1）中，R1表示無取代的或具有取代基的C1～C20烷基。R2表示C1～C4烷基等。R3和R4各自獨(dú)立地表示氫原子等。X表示AlCl4等。Y表示Al2Cl7等。
【專利說明】鋁-鹵素燃料電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將對鋁進(jìn)行鹵化時產(chǎn)生的能量以電的形式取出的燃料電池(以下，稱為鋁-鹵素燃料電池)。
[0002]本申請基于2011年7月21日在日本申請的特愿2011-159583號和2012年2月I日在日本申請的特愿2012-020362號主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]鋁的每單位體積的理論能量密度為8050Ah/l，相當(dāng)于鋰的約4倍。因此，如果能在電池的負(fù)極中使用鋁或鋁合金，則能夠以低成本實(shí)現(xiàn)高能量密度的電池。另外，由于鋁的電極電位低至-1.66V (vs.標(biāo)準(zhǔn)氫電極)，所以能夠通過與適當(dāng)?shù)恼龢O活性物質(zhì)組合來實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有電池的互換性，從這些方面考慮，負(fù)極中使用鋁或鋁合金的電池是有前景的。例如，已知在電解質(zhì)中使用由1，3-二烷基咪唑翁I氯化物和氯化鋁得到的常溫型熔融鹽(離子液體)并以鋁為電極的酸?堿濃度電池(非專利文獻(xiàn)3)。此外，如果能夠在電池的電極中再次使用廢鋁，則從資源有效利用的觀點(diǎn)考慮而優(yōu)選。
[0004]作為負(fù)極中使用鋁的電池，已知有鋁-鹵素燃料電池。該鋁-鹵素燃料電池是將對作為燃料的鋁進(jìn)行鹵化時產(chǎn)生的能量以電的形式取出的電池。例如，專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)I或非專利文獻(xiàn)2中，作為鋁-氯燃料電池，公開了如下燃料電池，即，將石墨制管狀電極和熔融鋁電極加入到750°C的熔融電解質(zhì)中，向石墨制管狀電極供給氯氣而將石墨制電極與熔融鋁電極之間產(chǎn)生的 電取出。該燃料電池使用75%氯化鈉和25%氯化鎂的混合物作為熔融電解質(zhì)。在該電池中，如果在發(fā)電中熔融鋁電極表面被氧化被膜覆蓋，則電阻顯著增大，發(fā)電效率降低。因此，專利文獻(xiàn)I提出了向熔融鋁電極吹入氬氣、或利用電磁鐵產(chǎn)生交變磁場來抑制氧化被膜的生成、防止發(fā)電效率的降低。
[0005]然而，氯化鋁或溴化鋁例如是通過向熔融的鋁金屬吹入氯氣或溴氣，使生成的氯化鋁或溴化鋁升華，接著進(jìn)行冷卻而制造的。在該制法中，需要大規(guī)模的裝置和用于使鋁金屬熔融的高能量。
[0006]專利文獻(xiàn)2~3中提出了在負(fù)極使用鋁的非水電解液二次電池中使用含有1，2- 二氯苯等非水溶劑、溴化鋁等鹵化鋁以及有機(jī)鹵化物的非水電解液。
[0007]作為有機(jī)鹵化物，可舉出三甲基芐基氯化銨等季銨鹽、四-正丁基苯基氯化等
季鐫鹽、N，N- 二甲基吡咯烷鐓:氯化物等N-烷基取代吡咯烷钂鹽、N-正丁基吡啶鑛氯化
物等N-烷基取代吡啶猶.鹽、1-乙基-3-甲基咪唑I翕:氯化物等N-烷基取代咪唑?,鹽等。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7-240225號公報
[0011]專利文獻(xiàn)2:日 本特開平7-272755號公報
[0012]專利文獻(xiàn)3:日本特開平9-120816號公報[0013]非專利文獻(xiàn)
[0014]非專利文獻(xiàn)1:第22屆熔融鹽化學(xué)討論會摘要集(1990) 1-06
[0015]非專利文獻(xiàn)2:第23屆熔融鹽化學(xué)討論會摘要集(1991) A2-07
[0016]非專利文獻(xiàn)3:Proceedings-Electrochemical Society (1984) ,84-4 (Adv.Battery Mater.Processes)，75-84

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]為了使鋁、電解質(zhì)熔融，專利文獻(xiàn)I中記載的鋁-鹵素燃料電池需要為高溫。另外，高溫熔融電解質(zhì)、高溫鹵素氣體的腐蝕性極高。另外，生成的鹵化鋁在溫度成為120°C以上時蒸發(fā)，因此需要特殊的回收裝置。
[0018]因此，本發(fā)明的課題在于提供一種即使在常溫附近工作也沒有腐蝕等問題的鋁-鹵素燃料電池。另外，本發(fā)明的其它課題在于提供一種分離容易且以低能耗由廢鋁等制造氯化鋁或溴化鋁的方法。
[0019]本發(fā)明包括以下內(nèi)容。
[0020]〔I〕一種鋁-鹵素燃料電池，具有正極、負(fù)極以及含有由式(I)、式(2)或式(3)表
示的離子液體的電解質(zhì)。
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁-鹵素燃料電池，其特征在于，具有正極、負(fù)極以及含有由式(I)、式(2)或式(3)表示的離子液體的電解質(zhì)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁-鹵素燃料電池，其中，負(fù)極由廢鋁構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁-鹵素燃料電池，其中，電解質(zhì)的溫度為40°C以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁-鹵素燃料電池，其中，電解質(zhì)的溫度為60°C以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項所述的鋁-鹵素燃料電池，其中，在正極的表面有凹凸。
6.一種方法，其特征在于，利用權(quán)利要求1~5中任一項所述的招-鹵素燃料電池來制造氯化招或 溴化招。
【文檔編號】C25B1/00GK103765667SQ201280035402
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月21日
【發(fā)明者】上田干人 申請人:日本曹達(dá)株式會社, 上田干人